CN109625820A - 冷链物流管道系统以及集装器弹簧支撑型柔性自适应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，冷链集装器(3)运行于冷链传输管道(2)中；所述冷链集装器(3)内设冷链货舱，该冷链货舱内装载有冷链货物；所述冷链集装器(3)在前后方向上配置有柔性自适应装置(1)，所述柔性自适应装置(1)包括多连杆机构、弹性机构和滚轮(106)，所述弹性机构至少驱动所述多连杆机构将所述滚轮(106)紧贴所述冷链传输管道(2)的内管壁，所述弹性机构至少包括一种类型的弹簧装置。本发明突破了流体管道的限制，实现了冷链货物的管道传输，进一步实现了管道运输过程中冷链集装器的柔性自适应，提高了运输稳定性、安全性、可靠性。

Description

冷链物流管道系统以及集装器弹簧支撑型柔性自适应装置

技术领域

本发明属于冷链物流领域，具体涉及一种冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置及管道系统。

背景技术

现代化物流技术的飞速发展给人们的生活带来便利的同时，人们的多样化需求也催生着现有物流技术的进步与新型物流技术的诞生，例如冷链物流技术。冷链物流是指冷冻物品在从供应地向接收地的实体流动过程中，将运输、储存、装卸搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等功能有机结合起来。冷链物流的适用范围包括：初级农产品(蔬菜、水果；肉、禽、蛋；水产品、花卉产品)、加工食品(速冻食品、禽、肉、水产等包装熟食、冰淇淋和奶制品，巧克力)、快餐原料、特殊商品(药品、血液、生物化学试剂、人体器官)等等。所以它比一般常温物流系统的要求更高、更复杂，建设投资也要大很多，是一个庞大的系统工程，其时效性要求冷链各环节具有更高的组织协调性，冷链物流的运作始终是和能耗成本相关联。

目前主流的冷链运输形式包括：空运、海运、铁路、公路等。这些传统的运输方式中，物流运输网络庞大，运输步骤繁杂，需要经过诸多程序，人工劳动强度高、效果差，搬运时有损伤、易出差错，运输环境不稳定，运输过程影响因素众多，容易受交通拥堵和雨雪天气等影响，难以管理和掌控，温度湿度和热交换不易控制，而且尾气排放污染环境、能耗高。

虽然在气液运输领域，也有以管道作为媒介的，比如现有的城市自来水、暖气、煤气、石油和天然气输送管道、排污管道等。但是这类管道只能运输气液等流体物质，无法适应固体货物的运输需求。

目前对于固体货物的管道物流输送系统大多限于概念、设想的提出，固体货物管道物流系统涉及机械制造、动力传动、自动控制技术、土木工程施工等诸多领域，它的实施有相当的难度，技术、组织、投资方面要求都相当高，实现固体货物管道物流运输有许多问题尚未解决，包括对固体货物的预处理或预加工、连续地向管道投放固体货物、运输动力的配置、运输载体的回收和再利用等。

进一步的，在冷链物流领域，未见有采用管道运输方式的相关报道；而在传统管道运输领域，从未见有用于冷链物流领域的相关应用，对冷链物流管道运输中的集装器的运行状态等问题则更无从涉及。

申请人首次提出的一种新型冷链物流管道运输方式，并且研究发现，还存在以下问题：

1、冷链传输管道内的直径由于管道加工误差、安装误差等原因会出现不确定的变化，很难精确的保持一致，产生变径现象；而且冷链管道的安装的地质条件、冷热环境、沉降问题、外界载荷等因素复杂，冷链管道对接处可能会出现错动或间隙；此时，冷链集装器携载冷链货物在冷链传输管道中高速运输时，若采用常规的摩擦方式传送或传统固定轮式传送，在冷链管道对接处时会发生较大的跳动或震动，甚至是剧烈的冲击，严重影响运输的平稳性、可靠性、安全性，很容易对运输的冷链货物品质造成损害，同时破坏冷链集装器的结构，大幅缩短其使用寿命、增加运输成本；

2、在冷链管道中存在弯道，常规的摩擦方式传送或传统固定轮式传送，为了保证能过弯，必然需要留有径向间隙，但是，冷链集装器不能紧贴管道内壁，在直道时，冷链集装器容易产生晃动冲击，特别是在直道变弯道高速过弯时，冷链集装器及冷链货物将受到直接物理冲击，破坏冷链集装器的机构，甚至与管道的剧烈接触摩擦，改变舱内环境温度，损坏冷链货物；

3、进一步地，在管道加工工艺、管道安装工艺与外界条件、管道曲率设计、冷链集装器的结构设计、运营速度管理等等方面互相制约，严重增加了设计负担和施工成本，限制了冷链管道系统的运行效率。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，突破了流体管道的限制，实现了冷链货物的管道传输，进一步实现了管道运输过程中冷链集装器的柔性自适应，提高了运输稳定性、安全性、可靠性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，冷链集装器运行于冷链传输管道中，所述冷链传输管道配置为所述冷链集装器的引导通道；所述冷链集装器内设冷链货舱，该冷链货舱内装载有冷链货物；

所述冷链集装器在前后方向上配置有柔性自适应装置，所述柔性自适应装置包括多套绕所述冷链传输管道周向方向分布的多连杆机构、弹性机构和滚轮，所述弹性机构至少驱动所述多连杆机构将所述滚轮紧贴所述冷链传输管道的内管壁，所述弹性机构至少包括一种类型的弹簧装置。

优选地，所述柔性自适应装置包括导向座、底座和支撑弹簧；

所述底座与所述冷链集装器固定连接，所述导向座通过支撑弹簧与所述底座连接；

所述多连杆机构的前后端分别连接于所述导向座和所述底座；

所述弹性机构布置于所述导向座和所述底座。

优选地，所述多连杆机构包括摆杆、支撑杆、压杆；

所述摆杆的一端铰接于所述导向座、另一端铰接于所述支撑杆的一端；所述支撑杆的另一端铰接于所述压杆的一端；所述压杆的另一端连接于所述底座；

所述滚轮设置于所述摆杆和所述支撑杆铰接处，铰接轴同时作为所述滚轮的中心转轴。

优选地，所述弹性机构包括扭转弹簧；

所述扭转弹簧配置于所述摆杆与所述导向座的铰接处，为所述摆杆提供一个偏转力，使其另一端的所述滚轮紧贴所述冷链传输管道的内管壁，和/或缓冲所述滚轮运行过程中的震动。

优选地，所述弹性机构还包括拉伸弹簧；

所述拉伸弹簧两端分别连接所述摆杆和所述支撑杆远离所述滚轮的中/下部，使所述滚轮紧贴所述冷链传输管道的内管壁和/或缓冲所述滚轮运行过程中的震动。

优选地，所述支撑弹簧轴向刚度大于全部所述拉伸弹簧的联合刚度。

优选地，所述柔性自适应装置还包括缓冲装置；

所述缓冲装置安装在所述柔性自适应装置的前后端、所述导向座的外侧。

为实现上述目的，按照本发明的第二方面，还提供了一种冷链物流管道系统，包括如前所述的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，冷链传输管道，冷链集装器以及驱动装置；

所述冷链集装器在所述驱动装置的驱动下，在所述冷链传输管道中运行。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明在冷链物流领域，开创性地提出了一种冷链物流管道运输缓冲系统，突破了流体管道的限制，实现了固体货物的冷链传输，进一步实现了管道运输过程中冷链集装器的柔性自适应，提高了运输稳定性、安全性、可靠性；通过固定管道实现点对点的自动化运输，安全高速、低噪低阻，极大地提升运输效率，有效解决冷链物流最后一公里的问题。

2、点对点的管道传输形式，空间相对封闭，温度湿度等环境因素相对恒定且可控；不会受到交通拥堵、交通事故、恶劣天气的影响，且不存在汽车尾气、航空废气、航运排污等环境问题，总体能耗低。

3、相较于常规管道容器主体无滚轮结构、直接滑动摩擦式或者固定轮式，本发明在冷链集装器的前后两端通过柔性自适应装置，特别是多连杆机构、弹性机构和滚轮的独特构造，在冷链集装器管道运输过程中，本发明通过弹性机构和多连杆机构，将冷链集装器的滚轮始终柔性自适应地紧贴冷链传输管道的内壁，由于自适应滚轮可以自动伸缩调节，不受管道变径、错动或间隙等的影响，冷链集装器携载冷链货物在冷链传输管道中高速运输时，能平稳地通过冷链管道对接处，可避免冷链运输器与冷链传输管道的直接冲击，起到良好的缓冲作用，运行安全可靠，有效保障了冷链货物的品质安全，保护了冷链集装器的本体结构，提高了其使用寿命，降低了运营成本。

4、本发明的柔性自适应装置中，柔性自适应滚轮滚动支撑于冷链传输管道内壁中，对冷链集装器器的传输起到导引作用，消除了直道变弯道高速过弯时的物理冲击和接触摩擦，更好地实现冷链运输器在曲线路径的运动，使冷链运输器传输更加顺畅，过弯平顺无死角，进一步满足曲线路径的运动要求；而且以滚动摩擦代替滑动摩擦，将摩擦热源尽量远离冷链货舱设置，消除自身运行过程中对冷链货物的热交换的影响；进一步地，在管道加工工艺、管道安装工艺与外界条件、管道曲率设计、冷链集装器的结构设计、运营速度管理等等方面的互相制约得以解除，提高了结构设计和运作管理自由度，降低了设计负担和施工成本，发挥了冷链管道系统的运输优势，高效快捷成本低廉。

5、本发明柔性自适应装置中的多连杆机构，结构精简，有效可靠，便于批量制造；通过支撑弹簧、扭转弹簧、拉伸弹簧等多种方式的弹性机构的巧妙设置，单独或联合实现了滚轮的自适应抵触，以及吸收了滚轮震动或跳动过程中的能力，起到了单独缓冲的效果，或者联合缓冲的效果，进一步通过它们刚度大小的安排，精确控制弹性机构中发挥缓冲作用的先后顺序，提高综合效果。

附图说明

图1是本发明的冷链物流管道系统的侧视图；

图2是本发明的冷链物流管道系统的主视图；

图3是本发明的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置的轴测图；

图4是本发明的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置的主视图；

图5是本发明的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置自适应变径示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

如图1-5所示，本发明提供一种冷链物流管道系统，包括冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置1，冷链传输管道2，冷链集装器3以及驱动装置(未示出)；所述冷链集装器3在所述驱动装置的驱动下，在所述冷链传输管道2中运行，所述冷链传输管道2配置为所述冷链集装器3的引导通道；所述冷链集装器3内设冷链货舱，该冷链货舱内装载有冷链货物(例如但不限于背景技术中涉及的类型)。

所述冷链传输管道2可以在地下、构筑物表面或者悬空设置，通过套管或者支架等形式固定，满足结构要求即可(图中未示)。所述冷链传输管道2采用中空设计，包括管道内壁和管道外壁。管道内壁和管道外壁之间均布加强肋板，保证隔热性的同时满足管道的强度。所述冷链传输管道2的截面形式包括圆形、矩形或其他规则与不规则形状，所述冷链集装器的截面形状与所述冷链传输管道2的形状适应性匹配，在此都不做限制，实施例中以圆形管道和圆形截面集装器为例进行说明。

本发明在冷链物流领域，开创性地提出了一种冷链物流管道运输缓冲系统，突破了流体管道的限制，实现了固体货物的冷链传输，进一步实现了管道运输过程中冷链集装器的柔性自适应，提高了运输稳定性、安全性、可靠性；通过固定管道实现点对点的自动化运输，安全高速、低噪低阻，极大地提升运输效率，有效解决冷链物流最后一公里的问题。点对点的管道传输形式，空间相对封闭，温度湿度等环境因素相对恒定且可控；不会受到交通拥堵、交通事故、恶劣天气的影响，且不存在汽车尾气、航空废气、航运排污等环境问题，总体能耗低。

所述的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置1，配置在所述冷链集装器3在前后方向上配置，例如但不限于图2所示的前后两端；所述柔性自适应装置1包括多套绕所述冷链传输管道2周向方向均匀分布的多连杆机构、弹性机构和滚轮106，例如但不限于，如图1-2所示为6套；所述弹性机构至少驱动所述多连杆机构将所述滚轮106紧贴所述冷链传输管道2的内管壁，同时还起到缓冲所述滚轮106震动，吸收震动能力的作用。所述滚轮106实现了滚动摩擦与滑动摩擦的转化。

如图3-4所示，所述柔性自适应装置1包括导向座101、底座1015；所述弹性机构包括支撑弹簧1016。

所述底座1015与所述冷链集装器3固定连接，所述导向座101通过支撑弹簧1016与所述底座1015连接；所述多连杆机构的前后端分别连接于所述导向座101和所述底座1015。所述导向座101优选为与前述套数对应的多边形，每一个边安装有固定座102。

如图3-4所示，所述多连杆机构包括摆杆103、支撑杆109、压杆1013。

所述摆杆103的一端通过第一销轴105铰接于所述导向座101上的所述固定座102、另一端通过第二销轴107铰接于所述支撑杆109的一端；所述支撑杆109的另一端通过第三销轴1011铰接于所述压杆1013的一端，将管壁对柔性自适应装置的压力传递到压杆；所述压杆1013的另一端以不可移动的方式固定连接于所述底座1015；所述滚轮106设置于所述摆杆103和所述支撑杆109铰接处，铰接轴即第二销轴107同时作为所述滚轮106的中心转轴。所述摆杆103在所述滚轮106的一端为双耳结构，在所述固定座102的一端为单耳结构。所述支撑杆109的两端都是双耳结构。所述滚轮106位于所述摆杆103和所述支撑杆109的双耳结构中。本发明柔性自适应装置中的多连杆机构，结构精简，有效可靠，便于批量制造。

相较于常规管道容器主体无滚轮结构、直接滑动摩擦式或者固定轮式，本发明在冷链集装器的前后两端通过柔性自适应装置，特别是多连杆机构、弹性机构和滚轮的独特构造，在冷链集装器管道运输过程中，本发明通过弹性机构和多连杆机构，将冷链集装器的滚轮始终柔性自适应地紧贴冷链传输管道的内壁，由于自适应滚轮可以自动伸缩调节，不受管道变径、错动或间隙等的影响(如图5所示)，冷链集装器携载冷链货物在冷链传输管道中高速运输时，能平稳地通过冷链管道对接处，可避免冷链运输器与冷链传输管道的直接冲击，起到良好的缓冲作用，运行安全可靠，有效保障了冷链货物的品质安全，保护了冷链集装器的本体结构，提高了其使用寿命，降低了运营成本。

本发明的柔性自适应装置中，柔性自适应滚轮滚动支撑于冷链传输管道内壁中，对冷链集装器器的传输起到导引作用，消除了直道变弯道高速过弯时的物理冲击和接触摩擦，更好地实现冷链运输器在曲线路径的运动，使冷链运输器传输更加顺畅，过弯平顺无死角，进一步满足曲线路径的运动要求；而且以滚动摩擦代替滑动摩擦，将摩擦热源尽量远离冷链货舱设置，消除自身运行过程中对冷链货物的热交换的影响；进一步地，在管道加工工艺、管道安装工艺与外界条件、管道曲率设计、冷链集装器的结构设计、运营速度管理等等方面的互相制约得以解除，提高了结构设计和运作管理自由度，降低了设计负担和施工成本，发挥了冷链管道系统的运输优势，高效快捷成本低廉。

本发明还构造有多种方式的弹性机构，如图3所示，所述弹性机构包括扭转弹簧104。

所述扭转弹簧104配置于所述摆杆103与所述导向座101的铰接处，为所述摆杆103提供一个偏转力，使其另一端的所述滚轮106紧贴所述冷链传输管道2的内管壁，和/或缓冲所述滚轮106运行过程中的震动。

优选地，所述弹性机构还包括拉伸弹簧(未示出)。

所述拉伸弹簧两端分别连接所述摆杆103和所述支撑杆109远离所述滚轮106的中/下部，使所述滚轮106紧贴所述冷链传输管道2的内管壁和/或缓冲所述滚轮106运行过程中的震动。

如图3-4所示，优选所述支撑弹簧1016轴向刚度大于全部所述拉伸弹簧的联合刚度，以期所述滚轮106受到管道内壁凸起下压时，所述支撑弹簧1016先发挥缓冲作用，所述拉伸弹簧后发挥作用。

如图3所示，所述弹性机构还包括橡胶圈(108)。

所述橡胶圈(108)固定在所述滚轮(106)的外圈上，增大滚轮与管壁间的摩擦力并具有一定的缓冲作用。

本发明通过支撑弹簧、扭转弹簧、拉伸弹簧等多种方式的弹性机构的巧妙设置，单独或联合实现了滚轮的自适应抵触，以及吸收了滚轮震动或跳动过程中的能力，起到了单独缓冲的效果，或者联合缓冲的效果，进一步通过它们刚度大小的安排，精确控制弹性机构中发挥缓冲作用的先后顺序，提高综合效果。

如图4所示，优选地，所述柔性自适应装置1还包括缓冲装置1010。

所述缓冲装置1010由柔性吸能材料制成，安装在所述柔性自适应装置1的前后端、所述导向座101的外侧，以实现冷链集装器在收发过程中、传输过程中意外碰撞时的能量缓冲。

本发明的工作原理是：冷链集装器3的两端均安装柔性自适应装置1作为其运动装置，该柔性自适应装置1上的数组滚轮106在支撑弹簧1016、扭转弹簧104、拉伸弹簧的作用力下紧贴管壁，沿管壁高速运行，在冷链集装器3通过管径较小处或不平整处或弯道接头处时，在管壁的作用力下，使摆杆103、支撑杆109向下压，从而产生一个向前顶伸的反作用力，支撑弹簧1016被拉长，导向座101向前顶伸，以达到自动变径的目的。图5中可以看出，从大直径管道到小直径管道中时，柔性自适应装置自动变径，使滚轮一直紧贴管壁，保证运输过程中的平稳性(反之，从小直径管道到大直径管道方向，也是如此，不再赘述)。本柔性自适应装置中的扭转弹簧104、拉伸弹簧均起到一个自动恢复摆杆103及滚轮106位置的作用，两个柔性自适应装置配合使用可以使柔性自适应装置的稳定性更强，在管道内运行时更加平稳。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，其特征在于：冷链集装器(3)运行于冷链传输管道(2)中，所述冷链传输管道(2)配置为所述冷链集装器(3)的引导通道；所述冷链集装器(3)内设冷链货舱，该冷链货舱内装载有冷链货物；

所述冷链集装器(3)在前后方向上配置有柔性自适应装置(1)，所述柔性自适应装置(1)包括多连杆机构、弹性机构和滚轮(106)，所述弹性机构至少驱动所述多连杆机构将所述滚轮(106)紧贴所述冷链传输管道(2)的内管壁，所述弹性机构至少包括一种类型的弹簧装置。

2.如权利要求1所述的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，其特征在于：

所述柔性自适应装置(1)包括导向座(101)、底座(1015)；所述弹性机构包括支撑弹簧(1016)；

所述底座(1015)与所述冷链集装器(3)固定连接，所述导向座(101)通过支撑弹簧(1016)与所述底座(1015)连接；

所述多连杆机构的前后端分别连接于所述导向座(101)和所述底座(1015)。

3.如权利要求2所述的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，其特征在于：

所述多连杆机构包括摆杆(103)、支撑杆(109)、压杆(1013)；

所述摆杆(103)的一端铰接于所述导向座(101)、另一端铰接于所述支撑杆(109)的一端；所述支撑杆(109)的另一端铰接于所述压杆(1013)的一端；所述压杆(1013)的另一端连接于所述底座(1015)；

所述滚轮(106)设置于所述摆杆(103)和所述支撑杆(109)铰接处，铰接轴同时作为所述滚轮(106)的中心转轴。

4.如权利要求3所述的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，其特征在于：

所述弹性机构包括扭转弹簧(104)；

所述扭转弹簧(104)配置于所述摆杆(103)与所述导向座(101)的铰接处，为所述摆杆(103)提供一个偏转力，使其另一端的所述滚轮(106)紧贴所述冷链传输管道(2)的内管壁，和/或缓冲所述滚轮(106)运行过程中的震动。

5.如权利要求3-4任一项所述的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，其特征在于：

所述弹性机构还包括拉伸弹簧；

所述拉伸弹簧两端分别连接所述摆杆(103)和所述支撑杆(109)远离所述滚轮(106)的中/下部，使所述滚轮(106)紧贴所述冷链传输管道(2)的内管壁和/或缓冲所述滚轮(106)运行过程中的震动。

6.如权利要求5所述的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，其特征在于：

所述支撑弹簧(1016)轴向刚度大于全部所述拉伸弹簧的联合刚度。

7.如权利要求2所述的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置，其特征在于：

所述柔性自适应装置(1)还包括缓冲装置(1010)；

所述缓冲装置(1010)安装在所述柔性自适应装置(1)的前后端、所述导向座(101)的外侧。

8.一种冷链物流管道系统，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述的冷链物流管道系统集装器的弹簧支撑型柔性自适应装置(1)，冷链传输管道(2)，冷链集装器(3)以及驱动装置；

所述冷链集装器(3)在所述驱动装置的驱动下，在所述冷链传输管道(2)中运行。